JP2019055608A - Heat exchange device for vehicle - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、車両に搭載される車両用熱交換装置に関するものである。 The present invention relates to a vehicle heat exchange device mounted on a vehicle.
従来、車両のエンジンルーム内に搭載される熱交換器として、パワートレイン用の冷却水回路を循環する冷却水の熱を外気に放熱させるラジエータ、および、空調用の冷凍サイクルを循環する冷媒の熱を外気に放熱させるコンデンサなどが知られている。
特許文献1に記載の車両用熱交換装置は、ラジエータとコンデンサとを一体に構成し、車両への組み付け性を向上するものである。
Conventionally, as a heat exchanger mounted in the engine room of a vehicle, a radiator that radiates the heat of the cooling water circulating in the cooling water circuit for the powertrain to the outside air and the heat of the refrigerant circulating in the refrigeration cycle for air conditioning A capacitor that radiates heat to the outside air is known.
The vehicle heat exchange device described in Patent Document 1 is configured such that a radiator and a condenser are integrally formed, and the ease of assembly to a vehicle is improved.
ところで、近年、電気自動車やプラグインハイブリッド車などの電動車両では、モータジェネレータまたはインバータなどから生じる熱を外気に放熱するための熱交換器の数が増加し、エンジンルーム内に各機器を搭載するためのスペースが小さくなっている。 By the way, in recent years, in an electric vehicle such as an electric vehicle or a plug-in hybrid vehicle, the number of heat exchangers for radiating heat generated from a motor generator or an inverter to the outside air has increased, and each device is mounted in an engine room. The space for it is getting smaller.
このような現状の中で、発明者は、特許文献1に記載されているような車両用熱交換装置に関する詳細な検討の結果、次のような課題を見出した。すなわち、ラジエータおよびコンデンサなどの車両用熱交換装置は、車両走行時にラジエータおよびコンデンサを通過する走行風の風量が増加するので、車両走行時の冷却能力が停車時の冷却能力より増加する。これに対し、電動車両では、車両走行時は車両走行用モータの駆動によりパワートレインの発熱量が大きくなり、停車時は車両走行用モータが停止するのでパワートレインの発熱量が殆ど無い。一方、空調用の冷凍サイクルの発熱量は、車両走行時と停車時で略一定である。そのため、ラジエータには、車両走行時に停車時よりも大きな冷却能力が要求され、コンデンサには、車両走行時と停車時に一定の冷却能力が要求される。このように、ラジエータとコンデンサにそれぞれ要求される冷却能力は、車両走行時と停車時で異なるものとなる。しかしながら、ラジエータとコンデンサはいずれも最大要求性能に合わせてサイズ等が設計されている。そのため、車両走行時にはコンデンサの冷却能力に余剰が生じており、停車時にはラジエータの冷却能力が殆ど利用されていない。したがって、車両用熱交換装置には、さらなる体格の小型化および軽量化による車両搭載性の向上が求められる。 Under such circumstances, the inventor has found the following problems as a result of detailed studies on the heat exchange device for vehicles as described in Patent Document 1. That is, in a vehicle heat exchange device such as a radiator and a condenser, the amount of traveling wind passing through the radiator and the condenser increases when the vehicle travels, so that the cooling capacity when the vehicle travels increases more than the cooling capacity when the vehicle stops. On the other hand, in an electric vehicle, the amount of heat generated by the power train is increased by driving the motor for driving the vehicle when the vehicle is traveling, and the amount of heat generated by the power train is reduced because the motor for driving the vehicle is stopped when the vehicle is stopped. On the other hand, the calorific value of the refrigeration cycle for air conditioning is substantially constant when the vehicle is running and when it is stopped. Therefore, the radiator is required to have a larger cooling capacity when the vehicle is traveling than when the vehicle is stopped, and the condenser is required to have a constant cooling capacity when the vehicle is traveling and when the vehicle is stopped. As described above, the cooling capacities required for the radiator and the condenser are different when the vehicle is running and when the vehicle is stopped. However, the size and the like of both the radiator and the capacitor are designed according to the maximum required performance. For this reason, there is a surplus in the cooling capacity of the condenser when the vehicle is running, and the cooling capacity of the radiator is hardly utilized when the vehicle is stopped. Therefore, the vehicle heat exchanging device is required to have an improved vehicle mountability by further reducing the size and weight.
本発明は上記点に鑑みて、車両搭載性を向上することの可能な車両用熱交換装置を提供することを目的とする。 An object of this invention is to provide the vehicle heat exchange apparatus which can improve vehicle mounting property in view of the said point.
上記目的を達成するため、請求項1に係る発明は、パワートレイン用の冷却液回路(100)、および、空調用の冷凍サイクル(200)と共に車両に搭載されるサーモサイフォン型の車両用熱交換装置であって、熱交換器本体(2)、第1熱交換部(10)および第2熱交換部(20)を備える。熱交換器本体は、液相の作動流体を貯留する貯液部(3)、および、その貯液部で蒸発した作動流体を外気または走行風との熱交換により凝縮させる凝縮部(4)を有する。第1熱交換部は、貯液部に貯留される液相の作動流体と、パワートレイン用の冷却液回路を循環する冷却液とが熱交換可能に構成されている。第2熱交換部は、貯液部に貯留される液相の作動流体と、空調用の冷凍サイクルを循環する冷媒とが熱交換可能に構成されている。 In order to achieve the above object, the invention according to claim 1 is a thermosiphon-type vehicle heat exchange mounted on a vehicle together with a power train coolant circuit (100) and an air conditioning refrigeration cycle (200). A device comprising a heat exchanger body (2), a first heat exchange part (10) and a second heat exchange part (20). The heat exchanger body includes a liquid storage part (3) for storing a liquid-phase working fluid, and a condensing part (4) for condensing the working fluid evaporated in the liquid storage part by heat exchange with outside air or traveling wind. Have. The first heat exchange unit is configured to exchange heat between the liquid-phase working fluid stored in the liquid storage unit and the coolant circulating in the power train coolant circuit. The second heat exchange unit is configured to exchange heat between the liquid-phase working fluid stored in the liquid storage unit and the refrigerant circulating in the refrigeration cycle for air conditioning.
これによれば、第1熱交換部を流れる冷却水回路の冷却液と、第2熱交換部を流れる冷凍サイクルの冷媒はいずれも、貯液部に貯留される液相の作動流体に放熱する。貯液部で蒸発した作動流体は、凝縮部に移動し、走行風または外気との熱交換により凝縮する。ここで、熱交換器本体の凝縮部は、車両走行時に凝縮部を通過する走行風の風量が増加するので、車両走行時の凝縮能力が車両停止時の凝縮能力より増加する。これに対し、パワートレインの発熱量は、車両走行時に大きく、停車時は殆ど無いか又は小さい。一方、空調用の冷凍サイクルの発熱量は、車両走行時と停車時で略一定である。そのため、この車両用熱交換装置は、車両走行時に凝縮能力が増加した分をパワートレイン用の冷却液回路を循環する冷却液の冷却に利用することが可能である。また、この車両用熱交換装置は、車両走行時の凝縮能力の一部と、車両停止時の凝縮能力の大部分を空調用の冷凍サイクルを循環する冷媒の冷却に利用することが可能である。したがって、車両用熱交換装置は、車両走行時と停車時でパワートレイン用の冷却液回路と空調用の冷凍サイクルにそれぞれ要求される冷却能力の変動(すなわち負荷変動)を、車両走行時と停車時で生じる凝縮部の冷却能力の変動により吸収することができる。 According to this, both the coolant of the cooling water circuit flowing through the first heat exchange unit and the refrigerant of the refrigeration cycle flowing through the second heat exchange unit radiate heat to the liquid-phase working fluid stored in the liquid storage unit. . The working fluid evaporated in the liquid storage unit moves to the condensing unit, and is condensed by heat exchange with traveling wind or outside air. Here, the condensing part of the heat exchanger main body increases the amount of traveling wind passing through the condensing part when the vehicle is traveling, so that the condensing capacity when the vehicle is traveling is greater than the condensing capacity when the vehicle is stopped. On the other hand, the amount of heat generated by the powertrain is large when the vehicle is running, and little or small when the vehicle is stopped. On the other hand, the calorific value of the refrigeration cycle for air conditioning is substantially constant when the vehicle is running and when it is stopped. For this reason, this vehicle heat exchange device can use the increased amount of condensation capacity during vehicle travel for cooling the coolant circulating in the power train coolant circuit. In addition, this vehicle heat exchange device can use a part of the condensing capacity when the vehicle is running and a large part of the condensing capacity when the vehicle is stopped for cooling the refrigerant circulating in the refrigeration cycle for air conditioning. . Therefore, the vehicular heat exchanging device changes the cooling capacity required for the power train coolant circuit and the air-conditioning refrigeration cycle (ie, load fluctuation) when the vehicle is running and when it is stopped. It can be absorbed by fluctuations in the cooling capacity of the condensing part that occur over time.
また、車両用熱交換装置は、車両走行時と停車時における冷却要求能力の変動に対応して、車両走行時と停車時で凝縮部の冷却能力が変動するので、体格を大型化することなく、凝縮部の冷却能力を効率良く利用することができる。 In addition, the heat exchange device for a vehicle changes the cooling capacity of the condensing part between the traveling and stopping of the vehicle in response to the variation of the cooling required capacity during traveling and stopping of the vehicle. The cooling capacity of the condensing part can be used efficiently.
さらに、熱交換器本体は、冷却液回路を循環する冷却液の熱と、冷凍サイクルを循環する冷媒の熱を、共通の凝縮部から外気に放熱することで、従来のパワートレイン用の熱交換器と空調用の熱交換器とを一体化することが可能である。これにより、車両用熱交換装置は、従来のパワートレイン用の熱交換器と空調用の熱交換器とがそれぞれ別部材で構成されているものと比べて、体格を小型化し、軽量化することが可能である。その結果、車両用熱交換装置は、車両への搭載性を向上することができる。 Furthermore, the heat exchanger body dissipates the heat of the coolant circulating in the coolant circuit and the heat of the refrigerant circulating in the refrigeration cycle from the common condensing part to the outside air, thereby exchanging heat for conventional powertrains. It is possible to integrate the heat exchanger and the heat exchanger for air conditioning. As a result, the vehicle heat exchange device can be made smaller and lighter than a conventional power train heat exchanger and air conditioning heat exchanger that are composed of separate members. Is possible. As a result, the vehicle heat exchanging device can improve mountability to the vehicle.
請求項3に係る発明は、パワートレイン用の冷却液回路(100)、および、空調用の冷凍サイクル(200)と共に車両に搭載されるサーモサイフォン型の車両用熱交換装置であって、熱交換器本体(2)、第1貯液部(31)、第2貯液部(32)、第1配管(11、12)、第2配管(21、22)、第1熱交換部(10)および第2熱交換部(20)を備える。熱交換器本体は、気相の作動流体を外気または走行風との熱交換により凝縮させる凝縮部(4)を有する。第1貯液部は、熱交換器本体から離れた位置に設けられ、凝縮部により凝縮した液相の作動流体が貯留される。第2貯液部は、熱交換器本体から離れた位置に設けられ、凝縮部により凝縮した液相の作動流体が貯留される。第1配管は、熱交換器本体と第1貯液部とを接続する。第2配管は、熱交換器本体と第2貯液部とを接続する。第1熱交換部は、第1貯液部に貯留される液相の作動流体とパワートレイン用の冷却液回路を循環する冷却液とが熱交換可能に構成されている。第2熱交換部は、第2貯液部に貯留される液相の作動流体と空調用の冷凍サイクルを循環する高圧冷媒とが熱交換可能に構成されている。 According to a third aspect of the present invention, there is provided a thermosiphon type vehicle heat exchanging device mounted on a vehicle together with a power train coolant circuit (100) and an air conditioning refrigeration cycle (200). Main body (2), first liquid storage section (31), second liquid storage section (32), first pipe (11, 12), second pipe (21, 22), first heat exchange section (10) And a second heat exchange section (20). The heat exchanger body has a condensing unit (4) that condenses the gas-phase working fluid by heat exchange with the outside air or traveling wind. The first liquid storage unit is provided at a position away from the heat exchanger body, and stores the liquid-phase working fluid condensed by the condensing unit. The second liquid storage unit is provided at a position away from the heat exchanger body, and stores the liquid-phase working fluid condensed by the condensing unit. The first pipe connects the heat exchanger body and the first liquid storage unit. The second pipe connects the heat exchanger body and the second liquid storage part. The first heat exchange unit is configured to exchange heat between the liquid-phase working fluid stored in the first liquid storage unit and the coolant circulating in the power train coolant circuit. The second heat exchange unit is configured to exchange heat between the liquid-phase working fluid stored in the second liquid storage unit and the high-pressure refrigerant circulating in the air conditioning refrigeration cycle.
これによれば、車両用熱交換装置は、熱交換器本体と第1貯液部と第2貯液部を、車両の搭載スペースに適合するように、それぞれ別の場所に配置することが可能である。したがって、車両用熱交換装置は、設計の自由度が高くなり、車両への搭載性を向上することができる。 According to this, the heat exchanger for a vehicle can arrange | position a heat exchanger main body, a 1st liquid storage part, and a 2nd liquid storage part to another place so that it may suit the mounting space of a vehicle, respectively. It is. Therefore, the vehicle heat exchange device has a high degree of design freedom and can be mounted on a vehicle.
なお、上記各構成に付した括弧内の符号は、後述する実施形態に記載する具体的構成との対応関係の一例を示したものである。 In addition, the code | symbol in the parenthesis attached | subjected to each said structure shows an example of the correspondence with the specific structure described in embodiment mentioned later.
以下、本発明の実施形態について図面を参照しつつ説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、同一符号を付し、その説明を省略する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. In the following embodiments, parts that are the same or equivalent to each other are given the same reference numerals, and descriptions thereof are omitted.
(第1実施形態)
第1実施形態について図1を参照して説明する。本実施形態の車両用熱交換装置1は、電気自動車、プラグインハイブリッド車またはハイブリッド車などの電動車両のエンジンルーム内に搭載されるものである。電動車両には、車両走行用モータから駆動輪へ動力を伝達するためのパワートレインを構成する各装置類を冷却するための冷却液回路100が設けられている。また、電動車両には、車室内の空調を行う空調装置に使用される冷凍サイクル200が設けられている。
(First embodiment)
A first embodiment will be described with reference to FIG. The vehicle heat exchange device 1 according to the present embodiment is mounted in an engine room of an electric vehicle such as an electric vehicle, a plug-in hybrid vehicle, or a hybrid vehicle. The electric vehicle is provided with a
図1に示すように、本実施形態の車両用熱交換装置1は、熱交換器本体2、第1熱交換部10および第2熱交換部20を備えている。熱交換器本体2は、サーモサイフォン型の熱交換器であり、その内部が真空排気された状態で、所定量の作動流体が封入されている。作動流体として、例えば、HFO−1234yfまたはHFC−134aなどのフロン系冷媒、プロパン、二酸化炭素、水または水溶液などが用いられる。作動流体の封入量は、熱交換器本体2の高さ方向の途中に作動流体の液面FLが位置するように調整されている。図面では、作動流体の液面FLの高さの一例を、一点鎖線で示している。なお、図面の両矢印で示す上、下は、車両用熱交換装置1が車両に搭載された状態における重力方向の上側と下側を示している。
As shown in FIG. 1, the vehicle heat exchange device 1 according to the present embodiment includes a
熱交換器本体2は、貯液部3、および、凝縮部4を有している。貯液部3は、熱交換器本体2のうち、重力方向下側に設けられる部位である。貯液部3は、液相の作動流体を貯留する。
The heat exchanger
凝縮部4は、熱交換器本体2のうち、貯液部3より重力方向上側に設けられる部位である。凝縮部4は、貯液部3で蒸発した作動流体を外気または走行風との熱交換により凝縮させる。凝縮部4は、貯液部3から上方に延びる複数のチューブ41と、複数のチューブ41同士の間に設けられるフィン42を有する。なお、複数のチューブ41の上部は、ヘッダタンク43により連通している。複数のチューブ41とフィン42は、伝熱面積を増やすことにより、作動流体と外気との熱伝達率を大きくしている。
The condensing
第1熱交換部10と第2熱交換部20は、熱交換器本体2の内側に設けられている。詳細には、第1熱交換部10と第2熱交換部20は、貯液部3に貯留される液相の作動流体に浸漬する位置に設けられている。すなわち、作動流体の液面FLは、車両が水平状態のとき、第1熱交換部10と第2熱交換部20よりも上方に位置している。
The first
第1熱交換部10を構成する流路部材の内側を、パワートレイン用の冷却液回路100を循環する冷却液が流れる。なお、冷却液として、水、冷却水またはオイルなどが採用される。第1熱交換部10は、貯液部3に貯留される液相の作動流体と、パワートレイン用の冷却液回路100を循環する冷却液とが熱交換するように構成されている。
The coolant that circulates through the
第2熱交換部20を構成する流路部材の内側を、空調装置に使用される冷凍サイクル200を循環する冷媒が流れる。第2熱交換部20は、貯液部3に貯留される液相の作動流体と、冷凍サイクル200を循環する冷媒とが熱交換するように構成されている。なお、第1熱交換部10および第2熱交換部20は、例えば、シェルアンドチューブ型熱交換器、または、積層型熱交換器などである。なお、第1熱交換部10を流れる冷却液の向き、第2熱交換部20を流れる冷媒の向きに限定はない。
The refrigerant circulating through the
次に、本実施形態の車両用熱交換装置1の作動について説明する。
<車両走行時>
車両走行時は、車両走行用モータの駆動によりパワートレインを構成する各装置類からの発熱量が大きくなる。そのため、パワートレイン用の冷却液回路100を循環する冷却液は、パワートレインを構成する各装置類の発熱により加熱された状態で第1熱交換部10に流入する。その冷却液は、第1熱交換部10を流れる際、貯液部3に貯留される液相の作動流体に放熱することで、冷却される。貯液部3に貯留される液相の作動流体は、冷却液回路100を循環する冷却液から吸熱して蒸発する。一方、冷凍サイクル200を循環する冷媒は、その冷凍サイクル200を構成する圧縮機により圧縮された高温高圧の状態で第2熱交換部20に流入する。その冷媒は、第2熱交換部20を流れる際、貯液部3に貯留される液相の作動流体に放熱することで、冷却される。貯液部3に貯留される液相の作動流体は、冷凍サイクル200を循環する冷媒から吸熱して蒸発する。
Next, the operation of the vehicle heat exchange device 1 of the present embodiment will be described.
<During vehicle travel>
When the vehicle travels, the amount of heat generated from each device constituting the power train increases by driving the vehicle travel motor. Therefore, the coolant circulating through the power
貯液部3で蒸発した作動流体は、凝縮部4の複数のチューブ41に移動し、走行風との熱交換により凝縮する。凝縮部4で凝縮した作動流体は複数のチューブ41から貯液部3に流下する。ここで、車両走行時の凝縮部4の凝縮能力は、凝縮部4のチューブ41同士の隙間を通過する走行風の風量の増加により、車両停止時の凝縮能力よりも増加している。凝縮部4は、車両走行時において、冷却液回路100を循環する冷却液と、冷凍サイクル200を循環する冷媒の両方を冷却する能力を有するように体格等が設計されている。したがって、車両走行時において、車両用熱交換装置1は、冷却液回路100を循環する冷却液と、冷凍サイクル200を循環する冷媒の両方を冷却することが可能である。
The working fluid evaporated in the
<停車時>
それに対し停車時は、車両走行用モータが停止しているのでパワートレインを構成する各装置類からの発熱量が殆ど無いか又は小さい。そのため、パワートレイン用の冷却液回路100を循環する冷却液は、パワートレインを構成する各装置類により殆ど加熱されることなく第1熱交換部10に流入する。そのため、第1熱交換部10を流れる冷却液から液相の作動流体への放熱量は、車両走行時より小さいものとなる。一方、停車時に車室内の空調が行われている場合、冷凍サイクル200を循環する冷媒は、車両走行時と同じく、その冷凍サイクル200を構成する圧縮機により圧縮された高温高圧の状態で第2熱交換部20に流入する。そのため、第2熱交換部20を流れる冷媒から液相の作動流体への放熱量は、車両走行時と略同じものとなる。
<When stopped>
On the other hand, when the vehicle is stopped, since the vehicle driving motor is stopped, the amount of heat generated from each device constituting the power train is hardly or small. Therefore, the coolant circulating in the power
貯液部3で蒸発した作動流体は、凝縮部4の複数のチューブ41に移動し、外気との熱交換により凝縮する。凝縮部4で凝縮した作動流体は複数のチューブ41から貯液部3に流下する。ここで、凝縮部4は、停車時において、図示していない送風ファンの送風により、冷凍サイクル200を循環する冷媒を冷却する能力を有するように体格等が設計されている。したがって、停車時において、車両用熱交換装置1は、冷凍サイクル200を循環する冷媒を冷却することが可能である。
The working fluid evaporated in the
以上説明した本実施形態の車両用熱交換装置1は、次の作用効果を奏するものである。
(1)本実施形態の車両用熱交換装置1は、車両走行時に凝縮能力が増加した分をパワートレイン用の冷却液回路100を循環する冷却液の冷却に利用することが可能である。また、車両用熱交換装置1は、車両走行時の凝縮能力の一部と、車両停止時の凝縮能力の大部分を空調用の冷凍サイクル200を循環する冷媒の冷却に利用することが可能である。したがって、車両用熱交換装置1は、車両走行時と停車時でパワートレイン用の冷却液回路100と空調用の冷凍サイクル200にそれぞれ要求される冷却能力の変動を、車両走行時と停車時で生じる凝縮部4の冷却能力の変動により吸収することができる。
The vehicle heat exchange device 1 of the present embodiment described above has the following operational effects.
(1) The vehicle heat exchanging device 1 of the present embodiment can use the amount of increase in the condensation capacity during vehicle travel for cooling the coolant circulating in the power
(2)また、車両用熱交換装置1は、車両走行時と停車時における冷却要求能力の変動に対応して、車両走行時と停車時で凝縮部4の冷却能力が変わるので、体格を大型化することなく、凝縮部4の冷却能力を効率良く利用することができる。
(2) Further, the vehicle heat exchanging device 1 has a large physique because the cooling capacity of the condensing
(3)さらに、熱交換器本体2は、冷却液回路100を循環する冷却液の熱と、冷凍サイクル200を循環する冷媒の熱を、共通の凝縮部4から外気に放熱することで、従来のパワートレイン用の熱交換器と空調用の熱交換器とを一体化することが可能である。これにより、車両用熱交換装置1は、従来のパワートレイン用の熱交換器と空調用の熱交換器とがそれぞれ別部材で構成されているものと比べて、体格を小型化し、軽量化することが可能である。その結果、車両用熱交換装置1は、車両への搭載性を向上することができる。
(3) Furthermore, the heat exchanger
(4)本実施形態では、第1熱交換部10と第2熱交換部20は、貯液部3に貯留される液相の作動流体に浸漬する位置に設けられている。これによれば、第1熱交換部10が液相の作動流体に接する面積が増えるので、第1熱交換部10を流れる冷却水回路の冷却液と、液相の作動流体との熱交換を効率よく行うことが可能である。また、第2熱交換部20が液相の作動流体に接する面積も増えるので、第2熱交換部20を流れる冷凍サイクル200の冷媒と、液相の作動流体との熱交換を効率よく行うことが可能である。
(4) In this embodiment, the 1st
(5)本実施形態では、熱交換器本体2が有する凝縮部4は、複数のチューブ41とフィン42とを有している。これによれば、車両用熱交換装置1は、凝縮部4による作動流体と外気との熱交換効率を高めることで、体格を小型化することが可能である。
(5) In the present embodiment, the condensing
(第2実施形態)
第2実施形態について、図2を参照して説明する。第2実施形態の車両用熱交換装置1は、熱交換器本体2、第1貯液部31、第2貯液部32、第1液相配管11、第1気相配管12、第2液相配管21および第2気相配管22を有し、サーモサイフォン回路を構成している。第2実施形態の熱交換器本体2も、第1実施形態と同様に、貯液部3と凝縮部4を含むものである。作動流体の封入量は、熱交換器本体2の高さ方向の途中に作動流体の液面FLが位置するように調整されている。
(Second Embodiment)
A second embodiment will be described with reference to FIG. The vehicle heat exchange device 1 according to the second embodiment includes a
第1貯液部31と第2貯液部32は、熱交換器本体2から離れた位置に設けられている。第1貯液部31と第2貯液部32は、作動流体の液面FLより重力方向下側に設けられている。そのため、第1貯液部31と第2貯液部32は、液相の作動流体に満たされている。
The first
第1貯液部31には、第1熱交換部10が設けられている。第1熱交換部10は、第1貯液部31に貯留される液相の作動流体と、パワートレイン用の冷却液回路100を循環する冷却液とを熱交換させることが可能である。熱交換器本体2と第1貯液部31とは、第1液相配管11と第1気相配管12によって接続されている。なお、第1液相配管11と第1気相配管12は、特許請求の範囲に記載の第1配管の一例に相当する。第1液相配管11は、第1貯液部31の下方の部位と熱交換器本体2の貯液部3とを接続している。第1気相配管12は、第1貯液部31の上方の部位と熱交換器本体2の凝縮部4とを接続している。これにより、第1貯液部31で蒸発した作動流体は、第1気相配管12を通り、熱交換器本体2の凝縮部4に流れる。その凝縮部4で凝縮した作動流体は貯液部3に流下し、貯液部3から第1液相配管11を通り、第1貯液部31に流れる。このような作動流体の循環により、熱交換器本体2は、パワートレイン用の冷却液回路100を循環する冷却液の熱を外気に放熱することが可能である。
The first
第2貯液部32には、第2熱交換部20が設けられている。第2熱交換部20は、第2貯液部32に貯留される液相の作動流体と、冷凍サイクル200を循環する冷媒とを熱交換させることが可能である。熱交換器本体2と第2貯液部32とは、第2液相配管21と第2気相配管22によって接続されている。第2液相配管21は、第2貯液部32の下方の部位と熱交換器本体2の貯液部3とを接続している。なお、第2液相配管21と第2気相配管22は、特許請求の範囲に記載の第2配管の一例に相当する。第2気相配管22は、第2貯液部32の上方の部位と熱交換器本体2の凝縮部4とを接続している。これにより、第2貯液部32で蒸発した作動流体は、第2気相配管22を通り、熱交換器本体2の凝縮部4に流れる。その凝縮部4で凝縮した作動流体は貯液部3に流下し、貯液部3から第2液相配管21を通り、第2貯液部32に流れる。このような作動流体の循環により、熱交換器本体2は、冷凍サイクル200を循環する冷媒の熱を外気に放熱することが可能である。
The second
以上説明した第2実施形態では、熱交換器本体2を構成する熱交換器本体2と第1貯液部31と第2貯液部32が、それぞれ離れた位置に設けられている。これにより、車両用熱交換装置1は、熱交換器本体2と第1貯液部31と第2貯液部32を、車両の搭載スペースに適合するように、それぞれ別の場所に配置することが可能である。したがって、車両用熱交換装置1は、設計の自由度が高くなり、車両への搭載性を向上することができる。
In the second embodiment described above, the
(第3実施形態)
第3実施形態について、図3を参照して説明する。第3実施形態では、熱交換器本体2は、貯液部3を有しておらず、凝縮部4により構成されている。すなわち、作動流体の封入量は、熱交換器本体2よりも下側に作動流体の液面FLが位置するように調整されている。
(Third embodiment)
A third embodiment will be described with reference to FIG. In 3rd Embodiment, the heat exchanger
第1貯液部31と第2貯液部32は、熱交換器本体2から離れた位置に設けられている。第1貯液部31と第2貯液部32は、作動流体の液面FLより重力方向下側に設けられている。そのため、第1貯液部31と第2貯液部32は、液相の作動流体に満たされている。第1貯液部31には第1熱交換部10が設けられ、第2貯液部32には、第2熱交換部20が設けられている。なお、第3実施形態では、第1気相配管12と第2気相配管22は凝縮部4のうちヘッダタンク43に接続されている。
The first
第3実施形態の構成においても、熱交換器本体2は、作動流体の循環により、パワートレイン用の冷却液回路100を循環する冷却液の熱を外気に放熱すると共に、冷凍サイクル200を循環する冷媒の熱を外気に放熱することが可能である。したがって、第3実施形態も、第1および第2実施形態と同様の作用効果を奏することができる。
Also in the configuration of the third embodiment, the
(他の実施形態)
本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した範囲内において適宜変更が可能である。また、上記各実施形態は、互いに無関係なものではなく、組み合わせが明らかに不可な場合を除き、適宜組み合わせが可能である。また、上記各実施形態において、実施形態を構成する要素は、特に必須であると明示した場合および原理的に明らかに必須であると考えられる場合等を除き、必ずしも必須のものではないことは言うまでもない。また、上記各実施形態において、実施形態の構成要素の個数、数値、量、範囲等の数値が言及されている場合、特に必須であると明示した場合および原理的に明らかに特定の数に限定される場合等を除き、その特定の数に限定されるものではない。また、上記各実施形態において、構成要素等の形状、位置関係等に言及するときは、特に明示した場合および原理的に特定の形状、位置関係等に限定される場合等を除き、その形状、位置関係等に限定されるものではない。
(Other embodiments)
The present invention is not limited to the embodiment described above, and can be appropriately changed within the scope described in the claims. Further, the above embodiments are not irrelevant to each other, and can be combined as appropriate unless the combination is clearly impossible. In each of the above-described embodiments, it is needless to say that elements constituting the embodiment are not necessarily essential unless explicitly stated as essential and clearly considered essential in principle. Yes. Further, in each of the above embodiments, when numerical values such as the number, numerical value, quantity, range, etc. of the constituent elements of the embodiment are mentioned, it is clearly limited to a specific number when clearly indicated as essential and in principle. The number is not limited to the specific number except for the case. Further, in each of the above embodiments, when referring to the shape, positional relationship, etc. of the component, etc., the shape, unless otherwise specified and in principle limited to a specific shape, positional relationship, etc. It is not limited to the positional relationship or the like.
(1)上記各実施形態では、車両用熱交換装置1は、第1、第2熱交換部10、20といった2つの熱交換部を備えるものとした。これに対し、他の実施形態では、車両用熱交換装置1は、3つ以上の熱交換部を備えるものとしてもよい。
(1) In the above embodiments, the vehicle heat exchange device 1 includes two heat exchange units such as the first and second
(2)上記実施形態では、車両用熱交換装置1は、電動車両に搭載されるものとして説明した。これに対し、他の実施形態では、車両用熱交換装置1は、エンジンを走行用動力源とした車両に搭載されるものであってもよい。その場合、パワートレイン用の冷却液回路100には、エンジンなどの冷却に用いられる冷却液が循環する。したがって、第1熱交換部10には、エンジンなどの冷却に用いられる冷却液が流れる。
(2) In the above embodiment, the vehicle heat exchange device 1 has been described as being mounted on an electric vehicle. On the other hand, in other embodiments, the vehicle heat exchange device 1 may be mounted on a vehicle using an engine as a driving power source. In that case, the coolant used for cooling the engine or the like circulates in the
(3)上記実施形態では、第1、第2熱交換部10、20としてシェルアンドチューブ型熱交換器、または、積層型熱交換器などを例示した。これに対し、他の実施形態では、第1、第2熱交換部10、20は、熱交換器本体2の貯液部3の外側に配置され、その貯液部3の外壁に熱接触する構成としてもよい。
(3) In the said embodiment, the shell and tube type heat exchanger or the laminated | stacked heat exchanger etc. were illustrated as the 1st, 2nd
(4)上記第2、第3実施形態では、第1貯液部31と第2貯液部32は、液相の作動流体に満たされているものとした。これに対し、他の実施形態では、第1貯液部31と第2貯液部32の上部に気相の作動流体が含まれていてもよい。すなわち、作動流体の液面FLは、第1貯液部31と第2貯液部32の途中にあってもよい。
(4) In the second and third embodiments, the first
(5)上記第2、第3実施形態では、熱交換器本体2と第1貯液部31との間を、第1液相配管11と第1気相配管12によって接続した。また、熱交換器本体2と第2貯液部32との間を、第2液相配管21と第2気相配管22によって接続した。これに対し、他の実施形態では、第1液相配管11と第1気相配管12は、液相と気相の作動流体が対向して流れるような内径を有する1本の配管により構成してもよい。その場合、その1本の配管が特許請求の範囲に記載の第1配管の一例に相当する。また、第2液相配管21と第2気相配管22も、液相と気相の作動流体が対向して流れるような内径を有する1本の配管により構成してもよい。その場合、その1本の配管が特許請求の範囲に記載の第2配管の一例に相当する。
(5) In the second and third embodiments, the
(6)上記第2、第3実施形態では、第1貯液部31と第2貯液部32とを別部材としで構成した。これに対し、他の実施形態では、第1貯液部31と第2貯液部32は、一体に構成してもよい。
(6) In the second and third embodiments, the first
(まとめ)
上述の実施形態の一部または全部で示された第1の観点によれば、パワートレイン用の冷却液回路、および、空調用の冷凍サイクルと共に車両に搭載されるサーモサイフォン型の車両用熱交換装置は、熱交換器本体、第1熱交換部および第2熱交換部を備える。熱交換器本体は、液相の作動流体を貯留する貯液部、および、その貯液部で蒸発した作動流体を外気または走行風との熱交換により凝縮させる凝縮部を有する。第1熱交換部は、貯液部に貯留される液相の作動流体と、パワートレイン用の冷却液回路を循環する冷却液とが熱交換可能に構成されている。第2熱交換部は、貯液部に貯留される液相の作動流体と、空調用の冷凍サイクルを循環する冷媒とが熱交換可能に構成されている。
(Summary)
According to the first aspect shown in a part or all of the above-described embodiments, the thermosiphon-type vehicle heat exchange mounted on the vehicle together with the power train coolant circuit and the air-conditioning refrigeration cycle The apparatus includes a heat exchanger body, a first heat exchange unit, and a second heat exchange unit. The heat exchanger main body includes a liquid storage unit that stores a liquid-phase working fluid, and a condensing unit that condenses the working fluid evaporated in the liquid storage unit by heat exchange with outside air or traveling wind. The first heat exchange unit is configured to exchange heat between the liquid-phase working fluid stored in the liquid storage unit and the coolant circulating in the power train coolant circuit. The second heat exchange unit is configured to exchange heat between the liquid-phase working fluid stored in the liquid storage unit and the refrigerant circulating in the refrigeration cycle for air conditioning.
第2の観点によれば、第1熱交換部と第2熱交換部は、貯液部に貯留される液相の作動流体に浸漬する位置に設けられる。これによれば、第1熱交換部が液相の作動流体に接する面積が増えるので、第1熱交換部を流れる冷却水回路の冷却液と、液相の作動流体との熱交換を効率よく行うことが可能である。また、第2熱交換部が液相の作動流体に接する面積も増えるので、第2熱交換部を流れる冷凍サイクルの冷媒と、液相の作動流体との熱交換を効率よく行うことが可能である。 According to the 2nd viewpoint, a 1st heat exchange part and a 2nd heat exchange part are provided in the position immersed in the working fluid of the liquid phase stored by the liquid storage part. According to this, since the area where the first heat exchanging portion is in contact with the liquid phase working fluid is increased, heat exchange between the coolant of the cooling water circuit flowing through the first heat exchanging portion and the liquid phase working fluid is efficiently performed. Is possible. In addition, since the area where the second heat exchange unit is in contact with the liquid-phase working fluid increases, it is possible to efficiently perform heat exchange between the refrigerant of the refrigeration cycle flowing through the second heat exchange unit and the liquid-phase working fluid. is there.
第3の観点によれば、パワートレイン用の冷却液回路、および、空調用の冷凍サイクルと共に車両に搭載されるサーモサイフォン型の車両用熱交換装置は、熱交換器本体、第1貯液部、第2貯液部、第1配管、第2配管、第1熱交換部および第2熱交換部を備える。熱交換器本体は、気相の作動流体を外気または走行風との熱交換により凝縮させる凝縮部を有する。第1貯液部は、熱交換器本体から離れた位置に設けられ、凝縮部により凝縮した液相の作動流体が貯留される。第2貯液部は、熱交換器本体から離れた位置に設けられ、凝縮部により凝縮した液相の作動流体が貯留される。第1配管は、熱交換器本体と第1貯液部とを接続する。第2配管は、熱交換器本体と第2貯液部とを接続する。第1熱交換部は、第1貯液部に貯留される液相の作動流体とパワートレイン用の冷却液回路を循環する冷却液とが熱交換可能に構成されている。第2熱交換部は、第2貯液部に貯留される液相の作動流体と空調用の冷凍サイクルを循環する高圧冷媒とが熱交換可能に構成されている。これによれば、車両用熱交換装置は、熱交換器本体と第1貯液部と第2貯液部を、車両の搭載スペースに適合するように、それぞれ別の場所に配置することが可能である。したがって、車両用熱交換装置は、設計の自由度が高くなり、車両への搭載性を向上することができる。 According to a third aspect, a thermosiphon-type vehicle heat exchange device mounted on a vehicle together with a power train coolant circuit and an air-conditioning refrigeration cycle includes a heat exchanger main body, a first liquid storage unit, , A second liquid storage part, a first pipe, a second pipe, a first heat exchange part and a second heat exchange part. The main body of the heat exchanger has a condensing part that condenses the gas-phase working fluid by heat exchange with the outside air or traveling wind. The first liquid storage unit is provided at a position away from the heat exchanger body, and stores the liquid-phase working fluid condensed by the condensing unit. The second liquid storage unit is provided at a position away from the heat exchanger body, and stores the liquid-phase working fluid condensed by the condensing unit. The first pipe connects the heat exchanger body and the first liquid storage unit. The second pipe connects the heat exchanger body and the second liquid storage part. The first heat exchange unit is configured to exchange heat between the liquid-phase working fluid stored in the first liquid storage unit and the coolant circulating in the power train coolant circuit. The second heat exchange unit is configured to exchange heat between the liquid-phase working fluid stored in the second liquid storage unit and the high-pressure refrigerant circulating in the air conditioning refrigeration cycle. According to this, the heat exchanger for a vehicle can arrange | position a heat exchanger main body, a 1st liquid storage part, and a 2nd liquid storage part to another place so that it may suit the mounting space of a vehicle, respectively. It is. Therefore, the vehicle heat exchange device has a high degree of design freedom and can be mounted on a vehicle.
1 車両用熱交換装置
2 熱交換器本体
3 貯液部
4 凝縮部
10 第1熱交換部
20 第2熱交換部
100 冷却液回路
200 冷凍サイクル
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Vehicle
Claims (3)
液相の作動流体を貯留する貯液部(3)、および、前記貯液部で蒸発した作動流体を外気または走行風との熱交換により凝縮させる凝縮部(4)を有する熱交換器本体(2)と、
前記貯液部に貯留される液相の作動流体と前記パワートレイン用の冷却液回路を循環する冷却液とが熱交換可能に構成された第1熱交換部(10)と、
前記貯液部に貯留される液相の作動流体と前記空調用の冷凍サイクルを循環する高圧冷媒とが熱交換可能に構成された第2熱交換部(20)と、を備える車両用熱交換装置。 A thermosiphon-type vehicle heat exchange device mounted on a vehicle together with a coolant circuit (100) for powertrain and a refrigeration cycle (200) for air conditioning,
A heat exchanger body (3) having a liquid storage part (3) for storing a liquid-phase working fluid and a condensing part (4) for condensing the working fluid evaporated in the liquid storage part by heat exchange with outside air or traveling wind 2) and
A first heat exchange section (10) configured to exchange heat between the liquid-phase working fluid stored in the liquid storage section and the coolant circulating in the power train coolant circuit;
A vehicle heat exchange comprising: a second heat exchange section (20) configured to exchange heat between a liquid-phase working fluid stored in the liquid storage section and a high-pressure refrigerant circulating in the air conditioning refrigeration cycle. apparatus.
気相の作動流体を外気または走行風との熱交換により凝縮させる凝縮部(4)を有する熱交換器本体(2)と、
前記熱交換器本体から離れた位置に設けられ、前記凝縮部により凝縮した液相の作動流体が貯留される第1貯液部(31)と、
前記熱交換器本体から離れた位置に設けられ、前記凝縮部により凝縮した液相の作動流体が貯留される第2貯液部(32)と、
前記熱交換器本体と前記第1貯液部とを接続する第1配管(11、12)と、
前記熱交換器本体と前記第2貯液部とを接続する第2配管(21、22)と、
前記第1貯液部に貯留される液相の作動流体と前記パワートレイン用の冷却液回路を循環する冷却液とが熱交換可能に構成された第1熱交換部(10)と、
前記第2貯液部に貯留される液相の作動流体と前記空調用の冷凍サイクルを循環する高圧冷媒とが熱交換可能に構成された第2熱交換部(20)と、を備える車両用熱交換装置。 A thermosiphon-type vehicle heat exchange device mounted on a vehicle together with a coolant circuit (100) for powertrain and a refrigeration cycle (200) for air conditioning,
A heat exchanger body (2) having a condensing part (4) for condensing the gas-phase working fluid by heat exchange with outside air or traveling wind;
A first liquid storage part (31) that is provided at a position away from the heat exchanger body and stores the liquid-phase working fluid condensed by the condensing part;
A second liquid storage section (32) that is provided at a position away from the heat exchanger body and stores the liquid-phase working fluid condensed by the condensing section;
A first pipe (11, 12) connecting the heat exchanger body and the first liquid storage part;
A second pipe (21, 22) connecting the heat exchanger body and the second liquid storage part;
A first heat exchange section (10) configured to exchange heat between a liquid-phase working fluid stored in the first liquid storage section and a coolant circulating in the power train coolant circuit;
A vehicle comprising: a second heat exchange section (20) configured to exchange heat between a liquid working fluid stored in the second liquid storage section and a high-pressure refrigerant circulating in the air-conditioning refrigeration cycle. Heat exchange device.
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